银河快报

邻居家的超级城市,聊聊室女座星系团和我们的银河系

前阵子晚上去郊区看星星,有个朋友忽然问了个特有意思的问题——银河系到底住在宇宙的哪个小区?我当时乐了,这还真是个好比方,我们银河系的“小区”,就叫室女座星系团,只不过这个小区实在太大了,大到每次想到这事儿,我自己都觉得脑子有点不够用。

邻居家的超级城市,聊聊室女座星系团和我们的银河系

一 当你抬头看室女座的时候,其实在看什么

春天傍晚往南边看,找到室女座那颗亮星角宿一,你其实就正对着一个无比巨大的结构,你的目光穿过了几千万光年的虚空,正望向我们银河系所属的星系团的核心区域,只是肉眼看不到那些星系而已——它们太暗了,也太远了,但如果用一架稍微大点的天文望远镜,你在室女座那片天区能看见密密麻麻的模糊光斑,每一个都是一个完整的星系,像撒了一把碎钻在黑绒布上。

我第一次在望远镜里看到室女座星系团的时候,老实说有点起鸡皮疙瘩,你知道那种感觉吗?就是那种突然意识到自己有多渺小的感觉,一个光斑就包含着几千亿颗恒星,而你随便扫过去就能看到几十个这样的光斑,那个瞬间,什么工作焦虑、房贷压力,突然就变得有点可笑了。

二 先搞清楚银河系的“家庭住址”

在聊室女座星系团之前,咱们得先把银河系自己的位置捋清楚,银河系是个棒旋星系,直径大概十万光年,里面装着两千亿到四千亿颗恒星,太阳系待在猎户旋臂上,距离银河系中心大约两万六千光年,差不多就相当于住在北京南五环——离市中心不算太远,但也不是宇宙核心地段。

银河系自己的周围还环绕着一批“小弟”,包括大麦哲伦云、小麦哲伦云这些卫星星系,大大小小加起来有五六十个,这些卫星星系和银河系一起,组成了本星系群,你看,这就像银河系带着一帮小跟班先组了个小群,但本星系群也只是更大结构里的一小部分,这个更大的结构就是室女座星系团。

三 室女座星系团到底是什么来头

室女座星系团距离我们大约五千四百万光年,这个数字是什么概念呢?打个不太恰当的比方吧,假设你把地球到太阳的距离缩成一根头发丝的粗细,那五千四百万光年大概还得从北京铺到纽约拐个弯,反正你记着一个感觉就行:远得离谱

这个星系团的核心区域直径大概一千万光年,里面密密麻麻挤着两千多个星系,跟咱们常见的星系团不太一样的是,室女座星系团里成员星系的种类特别丰富,可以说是星系演化的大观园:

  • 巨型椭圆星系:比如M87,这是室女座星系团的核心大哥,直径差不多一百万光年,吞并过无数小星系,肚子大得惊人,它中心的超大质量黑洞在2019年被人类拍了张照片,就是那张轰动全世界的第一张黑洞照片。
  • 旋涡星系:比如M100,长得跟银河系有点像,优雅的旋臂一圈圈绕开,是星系团的颜值担当。
  • 矮星系:室女座星系团里有大量的小型星系,它们很多都在缓慢地被大型星系的引力撕扯、吞噬,这事儿说起来有点残酷,但宇宙从来不温柔。
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四 银河系和室女座星系团的关系——不是直属,是郊区住户

这里得纠正一个很容易搞错的认知,很多人以为银河系就住在室女座星系团“里面”,其实严格来说不太准确,银河系所属的本星系群,位于室女座星系团的外围引力影响范围,正在被室女座星系团的巨大引力慢慢拉过去,这个过程已经持续了上百亿年,还会继续下去。

科学家根据星系的运动速度推演,银河系目前大概正以每秒四百多公里的速度,向着室女座星系团的核心方向靠近,也就是说,我们整个银河系,连带着仙女座星系、三角座星系这些本星系群的“邻居们”,迟早有一天会一头扎进室女座星系团的核心区域,不过不用紧张,这个过程动辄几十亿年,那时候的太阳恐怕早就膨胀成红巨星把地球吞了。

五 宇宙大尺度上的网状结构——室女座星系团只是一个节点

再往大了说,室女座星系团本身也不是宇宙里最大的结构,它和周围的很多星系团一起,组成了室女座超星系团,这个超星系团包含了大约一百个星系群和星系团,横跨一亿多光年的范围,银河系所属的本星系群,就在这个超星系团的边缘地带慢慢飘着。

如果把室女座超星系团比作一个大城市的话,室女座星系团就是市中心,银河系的家大概在靠近郊区的位置,宇宙学家还给这个超星系团起了个很霸气的名字,叫拉尼亚凯亚超星系团——夏威夷语里“无尽的天堂”的意思,这个名字起得真好,因为它真的,看不到尽头。

六 那个照亮宇宙黑洞的M87

室女座星系团里最出圈的明星,肯定是M87,它不光是团里质量最大的椭圆星系,还因为2019年那次人类首次给黑洞拍照而火遍全网,那张橙红色的光环照片,拍的就是M87星系中心的超大质量黑洞,这个黑洞大概有六十五亿倍太阳质量,喷流长度达到五千光年以上,能量大得能把整个星系的恒星形成活动都给搅黄了。

想想也挺有意思的,人类在地球上鼓捣了几千年文明,终于在离M87五千多万光年之外的一颗小蓝点上,拍到了它心脏的样子,这种感觉,大概就像蚂蚁拿着放大镜观察大象的细胞。

七 现在我们正在经历的:银河系加速靠近

天文学家通过测量室女座星系团里星系的运动,发现了一件很有意思的事情——我们银河系现在的运动轨迹,正在受到室女座星系团巨大引力的明显影响,哈勃常数相关的观测数据表明,室女座星系团对周围空间的引力拉扯,甚至影响了我们对宇宙膨胀速率的测算,有时候观测数据出来的结果会有细微差异,部分原因就跟我们处在这样一个引力复杂的区域有关。

这就好比你想测整条河的流速,结果自己站在一个漩涡旁边——测出来的数当然会受局部影响,宇宙学家们这些年一直在校准这些数据,室女座星系团的引力影响就是其中必须扣除的一个因素。

你想啊,我们每天过日子,忙工作、操心柴米油盐,可是脚下这片土地正跟着整个银河系,以每秒几百公里的速度冲进一个更大的宇宙结构里,这感觉太奇妙了,好像身体困在早高峰的地铁里,灵魂却已经飘到了几千万光年之外。

春天再暖和点的时候,找个没灯光的野地,往南边天空看看室女座的方向吧,你看不到那些星系,但它们就在那里,两千多个巨大的恒星岛屿,静静地在黑暗中聚成一团,等着我们的银河系有一天真正加入它们,想到这儿,就觉得活着能知道这些事,还挺酷的。

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